情景體驗式教學活動設計

張旭波

體驗式教學，主要是運用實踐性教學方式和學生情感認知開展的教學活動設計，能提高學生在學習中的效能，而情景式的教學模式能有效地激發學生參與教學活動的積極性，是促進學生發展、強化學生主觀能動性的有效方式。在高中化學教學中運用情景體驗式教學法，不僅能有效地落實教育教學改革，還能使學生探索化學問題，感受化學的樂趣，以此增強學生的自信心，使其更全面地體驗與理解化學，提升學生化學綜合素養。

以人教版高中化學教材“有機化合物的結構特點與研究方法”為例，闡述情景體驗式教學活動設計下如何提升學生的學習積極性，以此為學生的發展保駕護航。

一、教材分析

在之前的化學教學中，學生對于常見的有機物質，如甲烷、乙烯、苯、乙醇、醋酸等的結構特征有了初步了解，了解其成鍵特征。同時，對有機物中存在的同質異構問題也有了基本的理解，即有機物的多樣性是由其自身的結構特征決定的。這一部分是建立在已經掌握了一些基本知識的基礎上，從物質的化學組成特征出發，闡述了有機物的結構特征和有機物的多樣性。當前教師的教學已經不再局限于過去的知識系統，不僅從官能團和它們的演變中表現出來，而且以生產、生活和周圍的知識為突破口，把對單個材料的討論與生產、生活聯系起來。在此基礎上，教師可以引導學生從分子水平上理解有機物的基本屬性，并將其由分子特征拓展到乙烷、丙烷和丁烷等同分異構體，從而從分子水平上對不同類型的有機物進行認知。這種由個體向總體的統一書寫方式，順應了學生的認識規律。

二、學情分析

經過前期的學習，學生對甲烷、乙烯、苯等化學成分有一定的了解，這也就意味著，他們對每種有機物質的結構特征有一定的理解，從而為以后的研究工作打下了堅實的基礎。在選擇題和必選題之間進行比較，可以看出，必選題是先回顧必修中烷烴的碳鏈同質，然后再擴展到烯烴鏈同質以及功能基團（碳－碳雙鍵）同質異能體。在課程的學習中，學生已經學習了一些有機化合物（如甲烷和乙烯），并對有機化合物的結構進行了基本的理解，而這個時候，他們對于有機物質的理解還是比較零碎的，這就要求把分散的知識整合起來。盡管對有機物的結構已經有所認識，也已經明白有機物的四價結構是由四個不同的原子構成的，而且它們之間還能通過化學鍵和化學鍵連接，碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵等，有機物質既可以是鏈，也可以是環狀分子。但是，目前對碳碳鍵特征及碳碳鍵連接模式及飽和烴、不飽和烴、烷烴、烯烴等的認識仍有待深入。在此基礎上，深入理解有機化合物的化學結構特征，理解碳鏈、位置和功能基團等異構的本質。

三、教學目標

在探究式教學中，教師對青蒿素的結構進行解析，總結出在有機物的分子結構中，常見的共價鍵種類、極性等，以及它們之間的相互作用和內在聯系，從而揭示出它們之間轉化過程中存在的共性，進而形成一種基于邏輯推理和數學建模的新型的、具有自主知識產權的化學教學模式。

通過探究式的學習，教師對青蒿素結構中的功能基團及碳鏈進行解析，回顧有機物的歸類方式，感受科研工作的重要性。

以“反應停”為例，進行了相應同分異構體的比較研究。通過對現代物理學手段解析青蒿素的研究，回顧由圖譜對材料結構進行簡易判定的思路，了解現代化儀器在有機物成分與結構解析方面的運用，并以此為基礎，形成以科學研究為核心的化學學科核心素養。

四、教學重難點

教學重點：對有機分子結構進行全面的認知和了解，知曉其結構特征。以其碳鏈結構以及功能基團為參考依據，提升對有機物的了解，對此部分知識進行歸類研究，通過對有機物的探究提升對有機物的認知并知曉同分異構的現象。

教學難點：了解有機物的同質異質組分，了解其基本原理。

五、情景體驗式教學活動設計

▲環節一：引入新課，讓學生進入現實生活

教師讓學生觀看《屠呦呦與青蒿素》的視頻。

引入：中國著名的藥學專家、諾貝爾生理學和醫學榮譽得主——屠呦呦。近年來，屠呦呦帶領課題組針對“青蒿素耐藥”問題，在“青蒿素療法”等領域有了新的突破。屠呦呦表示，她期待著青蒿素可以為人類帶來更多的利益。

（多媒體演示青蒿素的化學組成）

教師：青蒿素中元素種類有哪些？

學生：青蒿素化學式為C15H22O5，所以青蒿素分子由3種元素組成。

教師：你們知道青蒿素中的官能團有哪些？現在以小組為單位進行討論。

討論之后，學生給出答案，根據已掌握的功能基團及化合物的結構可以看出，這種化合物含有C，H，O三個原子。功能基團包含酯鍵、醚鍵、過氧鍵等。

教師：怎樣根據碳骨架對青蒿素進行分類呢？

學生：根據之前的討論內容和情況，指導青蒿素為脂環烴衍生物，含苯環，無芳香環，含有C，H，O三種成分。

（設計意圖：以青蒿素的探究為例，引導學生利用功能基團來劃分有機物，對藥物中的化學鍵進行探索，并對其進行了研究。同時透過解析青蒿素的化學結構，回顧有機物的結構特征，并對其進行歸類。）

【歸納小結】有機化合物的分類。

（1）依據碳骨架分類。

（2）依據官能團分類。

（設計意圖：將功能基團的有用信息從實際的、復雜的場景中抽取出來，促使其能夠更好地解決實際的問題。）

▲環節二：深入分析，結構探究

在教學中，教師應以之前的教學設計為主，在前期工作的基礎上，以青蒿素為主要研究對象，通過對其化學鍵的類型、極性等因素進行系統的解析，總結出其構效關系。同時教師應引導學生進行“有機化合物中的共價鍵”的探究。

教師：青蒿素中共價鍵的類型有哪些？

學生（探究問題后）：σ鍵通常為有機物中的單鍵成分，而雙鍵則由σ鍵和π鍵組成。在青蒿素分子中，既有單鍵，也有雙鍵，因此有兩種共價鍵：σ鍵和π鍵。由于甲烷中的C-H均為σ鍵，由1s的H和C的sp3雜化軌道“頭碰頭”構成σ鍵。在烯烴中，兩個碳都是sp2雜化軌道，1s和sp2雜化軌道是σ鍵。沒有參與雜化的兩個碳的p-軌道相互疊加，“肩并肩”地構成了π鍵。

教師：甲烷和乙烯對比之后，你們知道其中存在的不同類型的共價鍵是什么嗎？其中的化學鍵的性質存在何種不同呢？

學生：σ鍵和π鍵具有不同的軌道交疊，其強度也有差異。例如，在甲醇中可以進行置換，在乙烯中可以進行加成。因為成鍵原子之間的電負性有差別，所以共同的電子對也會出現漂移。偏離值愈大，所形成的共價鍵極性越大，越易于破壞。例如，含有羥基的酒精，由于酒精中的氫氧鍵具有很大的極性，所以它可以和鈉進行反應而釋放出氫。而在乙醇中，由于水分子中的氧原子具有很大的電負性，并且其上的碳—氧鍵極性也很高，因此當乙醇和氫溴酸作用時，其碳—氧鍵會被切斷。

教師總結：根據化學鍵的極性進行分析，酒精中存在一個羥基，它可以和鈉作用使一個氫氧雙鍵斷開，可以和一個氫溴酸進行一個碳—氧雙鍵的斷開。

【歸納小結】有機化合物中的共價鍵。

拓展：書寫有機物A（乙醚）的同分異構體，并對其進行深入的分析，此時要排除乙醚本身的結構。

（設計意圖：借由設定驅動內力動機的作業，讓學生重溫同質異能態與同質異能態的寫作方式。通過小組合作，建立以醚類物為基礎的化合物的結構模式，并以學生分組實驗，促使學生在分析中逐步進行乙醚同分異構體結構模型的搭建。）

（視頻展示乙醚同分異構體的結構模型）

思維建模：首先在思維模型構建中，教師應引導學生根據乙醚自身的分子是對潛在的醇類或醚類進行確定和分析，此部分的知識點來源于類別異構，因此醇類或醚類屬于一類別異構。甲乙醚是同分異構成分，且其中的丙級屬于碳鏈異構，因此可屬于正丙基，也可以是異丙基，此時醚類存在兩種同分異構體。而對于醇類的探究，教師則需要引導學生從碳價異構的角度進行全面的分析。

從乙醚的分子式出發，判斷它有可能是醇還是醚。醇與醚可能是同質異構體。甲基丙醚為以醚類為單體的同分異構反應，且丙基具碳鏈異構基團，可以為正、異丙基，因此，醚有2個同質異能態。對于醇，首先從碳架結構的視角來看，4個碳中存在2種類型的碳架異構，并進一步研究了這些基團在各個位點上的異構性，2個碳框架同質異構位點為2種，可獲得4種結構：1-丁醇，2-丁醇，2-甲基-1-丙醇，2-甲基-2-丙醇。

▲環節三：分析青蒿素的分離提純過程

教師在教學設計優化中，可以讓學生通過對青蒿素的提取與純化，對蒸餾、萃取、重結晶等工藝的重點和要求進行總結，了解在現實生活中，分離與純化的作用和意義。

此時教師在設計時，可以引導學生研究有機化合物的一般方法。青蒿素提取的工藝流程如圖1所示。

教師：操作Ⅰ的名稱是什么？

學生：萃取包括液液萃取和固液萃取。

教師：為何采用A類有機溶劑浸提法所得產品的功效優于“水煎法”？

學生：青蒿素與A溶液均為有機物質。根據類互溶原則，在有機化合物A中具有較高的溶解性，因而提取效率較高，采用A類有機溶劑浸提法所得產品效果優于“水煎法”。

教師：操作Ⅱ的名稱是什么？

學生：對萃取物進行分離。

教師：操作Ⅲ的名稱是什么？

學生：用蒸餾法對兩種物質進行分離。

（設計意圖：萃取包括液液萃取和固液萃取就是將要被分離的成分從固態中溶出的過程。由此可知，利用A類有機化合物作為溶劑，將要被分離的青蒿素成分從青蒿干燥粉碎后的固態中溶出，為固液萃取。）

▲環節四：利用現代物理方法分析青蒿素的結構

教師在教學中運用近代物理學手段解析青蒿素，復習化學成分、質譜、核磁氫譜等，通過對各種譜圖的分析，學習如何通過譜圖來對材料的結構進行簡易的判別。有機A化合物的分子結構是通過現代的分析手段確定的。

此時，教師可以運用現代物理方式對青蒿素進行分析，促使學生進行知識的回顧，并運用分組教學方式進行引導，促使學生能在萃取方式運用下增強其學習效能。

【思維建模】研究有機化合物的一般方法。

（設計意圖：培養學生運用現代物理學手段對有機物進行研究的能力，體驗與生活息息相關的知識，體驗與科學相結合的過程，感悟化學的發展。）

六、教學反思

情景體驗式教學設計重視情景的創設。此方式切實實現“問題的認識，問題的解決”，重視學生核心素質的發展。針對這一章所要掌握的知識，制定出高質量、高效率的研究性學習任務。研究性學習的教學目標應具有科學性、新穎性、激勵性、生成性等特點。通過對特定情景中問題的解答，使探究式學習所要達成的知識目的得以強化與升華。情景是從現實的生產和生活中提煉出來的，它強調了多個單元之間的知識融合。試題的設置側重于進行邏輯推理，以提高學生的思維品質和核心能力。

（作者單位：陜西省安康市漢濱區漢濱高級中學）

編輯：溫雪蓮